NaF和NaF：Mg^＋＋晶体色心光致电离研究

用337nm、380nm和510nm脉冲激光照射着色NaF和NaF:Mg~(++)晶体,皆能产生大量F_2~+心.在照射过的NaF:Mg~(++)晶体中,观测到了F_2~+ 心向(F_2~+)~*心的转型现象.     

(OH)~-离子对F_2~+心的稳定作用

基于我们的实验结果,本文讨论了(OH)~-离子在LiF晶体中对F_2~+心的稳定作用,给出了样品在室温下放置九个月时,其中的F_2~+心吸收峰,此时F_2~+心仍达到实现激光振荡所要求的浓度。     

Bi~(3+)和Eu~(3+)在Ca_2SiO_4中的发光和能量传递

用高温固态反应合成了Ca_2SiO_4:Bi~(3+),Ca_2SiO_4:Eu~(3+)和Ca_2SiO_4:Eu~(3+),Bi~(3+)发光体。讨论了不同掺杂量和掺杂种类时Bi~(3+)对Eu~(3+)的~5D_0-~7F_1,~5D_0-~7F_2发射的影响规律。实验发现,Ca_2SiO_4:Bi~(3+)在紫外线激发下发出明亮的蓝色光,Ca_2SiO_4:Eu~(3+),Bi~(3+)中的Bi~(3+)能将激发能传递给Eu~(3+),使Eu~(3+)的~5D_0-~7F_1和~5D_0-~7F_2两种跃迁都大大加强,同时,Bi~(3+)也发出鲜艳的紫色光。     

LiF晶体中F_2~+心的研究

本文从实验上探讨了LiF晶体中F_2~+心的产生过程,证明用辐照剂量与辐照时间这两个参量作为辐照条件是恰当的,比只用一个辐照剂量参量更能清楚地说明F_2~+心产生的过程。实验发现,F_2~+心存在一个极值密度,它与辐照源及晶体内在因素有关,理论计算证明了这一点,并给出了极值密度的表达式:N_(max)=krτ。从残余荧光现象出发,提出了F_2~+心具有自由态与束缚态。并测定了国产LiF晶体中F_2~+心的寿命与荧光光谱.     

低温下电子束辐照产生F_2~+心及其荧光发射

用自制的低温装置保持LiF晶体的温度为77K,同时用电子束辐照,产生了浓度高达10~(17)cm~(-3)的F_2~+心。并对F_2~+心荧光发射特性进行了实验观测和理论分析。     

Li~+掺杂对SrLu_2O_4∶Ho~(3+)/Yb~(3+)荧光粉上转换发光性能的影响

采用高温固相反应法制备了一系列Li~+掺杂的SrLu_2O_4∶Ho~(3+)/Yb~(3+)荧光粉。Li~+掺杂并没有改变样品原有的斜方晶系结构,Li~+离子能够以替代掺杂和间隙掺杂的方式进入主晶格。适当的Li~+掺杂可以改善样品的团聚现象,颗粒粒径约为3μm。Li~+的引入还可减少高声子能量杂质基团(OH~-,CO_3~(2-)),从而减少荧光猝灭中心,增强发光。在980nm激光照射下,样品发出强烈的绿光和很弱的红光,分别归因于Ho~(3+)的~5F_4,~5S_2→~5I_8和~5F_5→~5I_8跃迁。与SrLu_2O_4∶Ho~(3+)/Yb~(3+)样品相比,Li~+的掺杂使得上转换发光强度明显增强,其原因是Li~+可以修饰Ho~(3+)周围局域晶体场的对称性。与其他碱金属离子掺杂相比,Li~+半径最小、电负性最强,导致发光强度增强最多。抽运依赖分析结果表明,绿光与红光发射均为双光子过程。     

紫外激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能

采用高温固相法合成了可被紫外光激发的Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)荧光粉。考察了激活离子掺杂量等因素对发光性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、荧光(FL)光谱和荧光寿命曲线对所合成样品的结构和发光性能进行表征,研究了Gd~(3+)和Tb~(3+)的特征吸收波长激发Ba_2SiO_4∶Gd~(3+),Tb~(3+)的发光性能。在275 nm(Gd~(3+):8S7/2→6IJ)激发下,检测到了Tb~(3+)的特征发射。通过对比不同Tb~(3+)掺杂量下Gd~(3+):~6P_(7/2)能级的衰减曲线,发现随着Tb~(3+)掺杂浓度的增加,该能级的荧光寿命不断缩短,表明样品中存在Gd~(3+)→Tb~(3+)的能量传递,传递方式为无辐射共振能量传递。在244 nm(Tb~(3+):4f~8→4f~75d~1)激发下,Gd~(3+)的掺入使得Tb~(3+)的~5D_3能级的发射逐渐减弱,5D4能级的发射增强。Gd~(3+)的掺入使得544 nm(~5D_4→~7F_5)处的特征发射增强了59%~128%,结合荧光衰减曲线得出Gd~(3+)的掺入对Tb~(3+)能级中~5D_3→~5D_4与~7F_6→~7F_0交叉驰豫有促进作用。     

Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂镓硼锗硅酸盐玻璃发光性能

采用高温熔融法分别制备了高含量Tb~(3+)单掺和Dy~(3+)/Tb~(3+)共掺的镓硼锗硅酸盐(GBSG)发光玻璃,并分析了其光谱性能。根据Dy~(3+)和Tb~(3+)掺杂的镓硼锗硅酸盐(GBSG)玻璃的激发和发射光谱、荧光寿命衰减曲线等特性,探讨了Dy~(3+)与Tb~(3+)之间的能量传递关系。结果表明:玻璃的发光强度和荧光寿命随着Tb~(3+)、Dy~(3+)含量的增加而减少。与相同摩尔浓度的单掺玻璃相比,共掺玻璃发光强度的衰减速率先减慢而后加快。Tb~(3+)、Dy~(3+)离子之间的能量传递方式为无辐射共振能量传递和~4F_(9/2)+~7F_6→~6H_(15/2)+~5D_4交叉弛豫效应。     

Li^+掺杂对SrLu_2O_4∶Ho^(3+)/Yb^(3+)荧光粉上转换发光性能的影响EI北大核心CSCD

采用高温固相反应法制备了一系列Li^+掺杂的SrLu_2O_4∶Ho^(3+)/Yb^(3+)荧光粉。Li^+掺杂并没有改变样品原有的斜方晶系结构,Li^+离子能够以替代掺杂和间隙掺杂的方式进入主晶格。适当的Li^+掺杂可以改善样品的团聚现象,颗粒粒径约为3μm。Li^+的引入还可减少高声子能量杂质基团(OH^-,CO_3^(2-)),从而减少荧光猝灭中心,增强发光。在980nm激光照射下,样品发出强烈的绿光和很弱的红光,分别归因于Ho^(3+)的~5F_4,~5S_2→~5I_8和~5F_5→~5I_8跃迁。与SrLu_2O_4∶Ho^(3+)/Yb^(3+)样品相比,Li^+的掺杂使得上转换发光强度明显增强,其原因是Li^+可以修饰Ho^(3+)周围局域晶体场的对称性。与其他碱金属离子掺杂相比,Li^+半径最小、电负性最强,导致发光强度增强最多。抽运依赖分析结果表明,绿光与红光发射均为双光子过程。     

双氧铀(UO_2~(2+)硅酸盐玻璃的光谱性质

本文通过实验研究了UO_2~(2+):硅酸盐玻璃的光谱性质.报导了吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命τ、受激发射截面σ和量子效率η等结果。也给出了辐射和无辐射跃迁几率对温度的关系以及浓度猝灭和温度猝灭曲线.结果说明玻璃是UO_2~(2+)的很好的基质.产生激光作用不是没有希望的.     

金属离子Li~+、Na~+、Al~(3+)掺杂的BaF_2∶Eu~(3+)荧光粉的制备及发光特性

采用高温固相法合成了金属离子Li~+、Na~+、Al~(3+)掺杂的BaF_2∶Eu~(3+)荧光粉体.用X射线衍射、扫描电子显微镜、光致发光光谱和荧光衰减曲线分别对其微结构、形貌、发光性能进行表征.实验结果表明,在266 nm激发下,与单掺23% Eu~(3+)样品相比,掺杂摩尔浓度为9% 的Li~+、Na~+、Al~(3+)样品的611 nm处发光强度分别提高了4.71倍、1.51倍及1.35倍.掺入Li~+或Al~(3+)后Eu~(3+)的~5D_0能级的寿命变长,Na~+的掺入使Eu~(3+)的能级寿命变短.相比BaF_2∶23% Eu~(3+)样品,9% Li~+、6% Na~+、23% Eu~(3+)共掺BaF_2样品及9% Li~+、12% Al~(3+)、23% Eu~(3+)共掺BaF_2样品的发光分别提高1.73倍和3.05倍,相应的能级寿命均增加.     

Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3纳米体系中掺杂Yb~(3+)离子对Tm~(3+)离子荧光发射的影响

为研究Yb~(3+)离子浓度变化对Tm~(3+)离子在蓝色波段荧光强度的影响,以NaF和La(NO_3)_3为原料,采用水热法制备了Tm~(3+)和Yb~(3+)共掺的Tm~(3+)/ Yb~(3+)∶LaF_3纳米颗粒.用X射线衍射对LaF_3纳米颗粒进行表征的结果显示,纳米晶体结构呈六方相.透射电镜的观测结果显示,纳米颗粒样品大小均匀、分散性良好.在波长为800 nm的激光激发下,观测到了上转换蓝光发射,其中包括波长为474 nm和479 nm的较强的荧光辐射(相应的跃迁为~1G_4→~3H_6)和波长位于450 nm的强度较弱的荧光发射(相应的跃迁为~1D_2→~3F_4).通过观测不同Yb~(3+)离子浓度条件下共掺Tm~(3+)/Yb~(3+)∶LaF_3样品的荧光光谱,研究了Yb~(3+)离子掺杂浓度对于Tm~(3+)离子的荧光发射的影响,并探讨了产生这种现象的原因.研究结果显示,对于~1G_4→~3H_6跃迁产生的荧光发射(474 nm),当Yb~(3+)离子浓度增大时,反向能量传递速率的增加导致了荧光强度的增大.然而,当Yb~(3+)离子浓度增大到一定程度时,Yb~(3+)离子激发态能级寿命的减少将引发荧光强度的下降.相比较而言,Yb~(3+)离子的浓度的变化对于~1D_2→~3F_4跃迁产生的位于450 nm处荧光强度的影响较弱.     

磷酸盐玻璃中Yb~(3+)和Nd~(3+)之间的声子参助能量转移

本文中报道了磷酸盐玻璃中Nd~(3+),Yb~(3+)的时间分辨谱和激发能量的转移。通过实验确定了在不同温度下的转移速率。证实了Nd~(3+)→Yb~(3+)的能量转移机构为从~4F_(3/2)(Nd~(3+))到~2F_(5/2)(Yb~(3+))并同时产生单声子发射的过程;而从Yb~(3+)到Nd~(3+)可能有两种转移途径;一是从~2F_(5/2)(Yb~(3+))到~4F_(3/2)(Nd~(3+))同时吸收一个声子,另一是从~2F_(3/2)(Yb~(3+))到~4I_(13/2)(Nd~(3+)),同时产生四声子发射的过程。因此Yb~(3+)→Nd~(3+)的转移速率强烈地依赖于温度。室温下,Nd~(3+)→Yb~(3+)和Yb~(3+)→Nd~(3+)的转移时间分别为～197μs和13ms,转移效率分别为47％和8％。当600K时,Yb~(3+)→Nd~(3+)的转移效率可增加到37％,转移时间缩短为2ms。     

金属离子Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)荧光粉的发光性能

采用高温固相法制备了金属离子Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)系列荧光粉,研究了不同浓度Bi~(3+)掺杂Lu_(1-x)O_3:x%Ho~(3+)荧光粉的晶体结构、Lu_2O_3基质中Bi~(3+)→Ho~(3+)的能量传递规律及合成粉体的发光性质。X射线衍射结果表明Bi~(3+)、Ho~(3+)掺杂对Lu_2O_3的立方相结构没有影响。在322 nm激发波长下发射出位于551 nm处Ho~(3+)的~5S_2→~5I_8跃迁;在551 nm监测下,合成的Ho~(3+)、Bi~(3+)共掺杂Lu_2O_3荧光粉出现Bi~(3+)的322 nm特征激发峰以及Ho~(3+)的448 nm处的~5I_8→~5F_1跃迁。当Bi~(3+)掺杂浓度为1.5%时,Bi~(3+)对Ho~(3+)的能量传递最有效,比单掺Ho~(3+)样品发射强度提高了34.8倍。Lu_(98.5%-y)O_3:1.5%Ho~(3+),y%Bi~(3+)(y=1,1.5,2)样品,随着Bi~(3+)掺杂浓度增加,用980 nm激发比322 nm激发在551 nm处获得的光强分别提高了13.3倍、16.8倍、14.2倍。通过计算得到Bi~(3+)和Ho~(3+)之间的能量传递临界距离为2.979 nm,且Bi~(3+)与Ho~(3+)之间的能量传递是通过偶极-四极相互作用实现的。     

Ce~(3+)-Yb~(3+)共掺YAG荧光粉量子剪裁发光的浓度及温度特性

采用高温固相法制备了不同掺杂浓度的YAG∶1%Ce~(3+),x%Yb~(3+)(x=5,10,15,20,25)系列荧光粉。在450 nm蓝光激发下,测试了样品的发射光谱,得到了中心波长在550 nm的可见宽带发射(Ce~(3+):5d→4f)和1 030 nm的近红外发射(Yb~(3+):2F_(5/2)→2F_(7/2))。可见和近红外发射强度随Yb~(3+)掺杂浓度的变化表明Ce~(3+)到Yb~(3+)存在能量传递过程,并得到Yb~(3+)的猝灭浓度为15%。在低温条件下(80~300 K)测试YAG∶1%Ce~(3+),15%Yb~(3+)样品的发射光谱和拉曼光谱,通过对其量子剪裁发光温度特性的分析,描述了基质声子在Ce~(3+)到Yb~(3+)的能量传递过程中起到的重要作用。     

深红色Mg_(1+y)Al_(2-x)O_4:xMn~(4+),yMg~(2+)荧光粉的合成与发光性质

采用高温固相法在空气气氛中合成了新型Mg_(1+y)Al_(2-x)O_4:xMn~(4+),yMg~(2+)深红色荧光粉.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪表征荧光粉的晶体结构和形貌,并分析了发光性质,讨论了掺杂不同浓度Mn4+和过量Mg2+对样品发光强度的影响.结果表明,在300 nm波长激发下样品发射652 nm波长的红光,归因于Mn~(4+)的~2Eg—~4A_(2g)跃迁, Mn~(4+)的最佳掺杂浓度为0.14%.采用Blasse公式计算了Mn~(4+)-Mn~(4+)之间能量传递的临界距离,讨论了可能的能量传递过程和引起浓度淬灭的原因,采用Tanabe-Sugano能级图从理论上计算和分析了Mn~(4+)的d~3电子构型的晶体场强度大小.过量Mg~(2+)可以提高荧光粉的发光强度,同时导致了荧光寿命的缩短,荧光衰减曲线呈单指数变化.探讨了过量Mg~(2+)增强发光强度的机理,阐述了深红色荧光粉MgAl_2O_4:Mn~(4+)发光效率提高的原因.     

共掺杂Ce~(3+)调控β-NaLuF_4:Yb~(3+)/Ho~(3+)纳米晶体的上转换荧光发射

在980 nm近红外光激发下,通过共掺杂Ce~(3+)离子调控六方相NaLuF_4:Yb~(3+)/Ho~(3+)纳米晶体的上转换荧光发射.实验结果表明,当掺杂Ce~(3+)离子浓度从0增加到12.0%时,Ho~(3+)离子的上转换荧光发射实现了由绿光向红光的转变,其红绿比提高了近24倍.根据Ho~(3+)离子的能级结构发现,Ho~(3+)离子的红光发射源自~5F_5能级到5I8能级的辐射跃迁,因此要增强红光发射,必须提高该能级粒子数布居.Ho~(3+)与Ce~(3+)离子之间相近的能级差促使它们之间产生了共振交叉弛豫,从而有效地提高了Ho~(3+)离子~5F_5能级的粒子数布居,增强了红光发射.同时对Ho~(3+)离子的上转换调控机理进行讨论,并借助不同的激发策略,进一步证实了Ho~(3+)与Ce~(3+)离子之间相互作用的发生.     

纳米NaYb_(1-x)F_4:Er_x~(3+)中Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂浓度变化引起的相变和发光增强

在Yb~(3+)和Er~(3+)共掺杂氟化物纳米体系中,2%Er~(3+)掺杂浓度为上转换发光的最佳浓度,高于这个浓度,随着Er~(3+)掺杂浓度的增加,将发生严重上转换发光浓度猝灭,已为人们广泛认知和接受。本文合成了不同Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂浓度比的NaYb_(1-x)F_4∶Er_x~(3+)系列上转换发光纳米粒子。通过扫描电镜、XRD和荧光光谱等分析方法对这些合成的样品进行了表征。研究结果表明,当Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂浓度比在0.02/0.98～0.2/0.8和0.6/0.4～0.8/0.2范围时,合成的NaYb_(1-x)F_4∶Er_x~(3+)纳米粒子分别为α相和β相结构;而特别值得注意的是,当掺杂浓度比在0.3/0.7～0.4/0.6范围时,合成的纳米粒子为从α相向β相过渡的α相和β相共存相结构。Er~(3+)/Yb~(3+)最佳掺杂浓度比分别为0.02/0.98和0.4/0.6的两种α相和β相共存相结构的纳米粒子都展现了非常好的上转换发光增强。这些结果对于理解稀土离子浓度发光猝灭机制,提高上转换发光效率,促进稀土纳米发光材料在新型光源、生物医学和激光等领域的应用都具有重要的科学研究意义和启发作用。     

Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er~(3+)荧光粉的制备及发光特性

用微波高温固相法合成了Er~(3+)单掺Lu_2O_3,Li~+与Er~(3+)共掺Lu_2O_3及Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)掺杂Lu_2O_3∶Er~(3+)的荧光粉。实验表明金属离子Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)、Er~(3+)掺杂Lu_2O_3,不影响Lu_2O_3的立方晶相。扫描电子显微镜测量表明,Li~+掺杂可以有效改善粉体的分散性和形貌,Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)共掺杂获得的粉体颗粒分布更加均匀,粒径范围为80～100 nm。379 nm激发下,Li~+与Er~(3+)共掺样品发光较单掺Er~(3+)样品在565 nm处的发光增强了4.5倍,而Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)与Er~(3+)共掺样品较其发光增强5.3倍。980 nm激发下,Li~+与Er~(3+)共掺样品,Li~+、Zn~(2+)、Mg~(2+)与Er~(3+)共掺样品的发光分别比单掺Er~(3+)样品在565 nm处发光增强23倍与39倍,在662 nm处发光强度分别增强20倍与43倍。379 nm激发下,较单掺Er~(3+)的样品,掺杂Li~+的样品和Li~+,Zn~(2+),Mg~(2+)和Er~(3+)共掺的样品荧光寿命均有所增加,而Zn~(2+)、Er~(3+)共掺及Mg~(2+)、Er~(3+)共掺样品的荧光寿命则有所缩短。     

Er~(3+)离子浓度对ZnS:ErF_3薄膜交流电致发光特性的影响

本文研究了Er~(3+)离子浓度对ZnS:ErF_3薄膜交流电致发光(ACEL)特性的影响。I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))受Er~(3+)离子浓度的影响较大,随Er~(3+)离子浓度增高,I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))增强,甚至超过I(~2H_(11/2)→~4I_(15/2))。通过研究具有不同Er~(3+)离子浓度样品的电致发光衰减,绿红比随外加电压的变化关系以及不同能级的电致发光效率,我们发现,粒子从~4S_(3/2)和~2H_(11/2)能级向~4F_(9/2)能级弛豫是使I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))增强的主要原因。随Er~(3+)离子浓度增高,交叉弛豫速率也增高,因而使I(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))随浓度的增高而增强。